JP2004156785A - 一体型の電気−油圧アクチュエータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】船舶のような厳しい環境において故障することなく、空間的にも狭い中に収まる小型のバルブ制御ユニットを提供する。
【解決手段】少なくとも２台のバルブであって、それぞれのバルブはそれぞれの油圧アクチュエータによって作動し、それぞれの油圧アクチュエータは制御装置によって制御される。それぞれの制御装置は、モータ７、油圧ポンプ１０、液体貯留容器、および上記制御装置の局所的な制御および監視のための電子アセンブリ９を備える。電子アセンブリ９は、バルブの局所制御、特には手動制御のための電子アセンブリである。
【選択図】図３

Description

本発明は、バルブとバルブを含んだ部品、およびバルブを作動させる電気−油圧アクチュエータとこのアクチュエータの制御装置のシステムに関し、特に、このシステムは、多数のバルブそれぞれが、共通の電流源に接続する一方、他方で中央情報処理システムに接続する環境、とりわけ、例えば船のようないわゆる厳しい環境におけるものである。制御装置は、電気モータ、油圧ポンプと流体貯留容器を含んだ油圧ユニット、およびバルブを局所的に制御する電気アセンブリを有して構成される。

従来技術では、特に船舶建造の分野では、この種のバルブと部品のシステムは既に知られているものである。船舶建造においてアクチュエータを制御するための装置は一般には２つの部分を有して構成される。すなわち、第１の部分はケースにより成り、このケースの中には電気モータおよび油圧ユニットが配置され、この油圧ユニットはポンプおよび貯留容器を含んだものである。第２の部分はキャビネットもしくは小さなカップボードより成り、その中に局所制御電子ユニット、特にＰＬＣが配置されるものである。

この種の従来装置はいくつかの問題点がある。第１に、これらの装置は最終的なユーザに多くの機能を提供するものではない。第２に、これらの装置は、特に、例えば船舶の環境のような、いわゆる厳しい環境においてそれらが取り付けられるとき、故障する可能性が大きい。さらに、これらの装置によって提供される機能が増すほど、厳しい環境に晒される間に故障しやすくなる。最後に、これらの装置は、まさにその設計が２つの部分からなることによって、かさばるものである。これは、例えば、ボート、舟あるいは取り付けが限定されるような、所定の厳しい環境において、利用できる空間が重要な要素である場合でさえもそうである。

本発明は、バルブの電気−油圧アクチュエータを制御する新しい装置を提案することにより上述した問題を解決することを目的とし、かかる装置はバルブの制御および監視についてより多くの機能を提供するものである。この機能は、例えば、モータの温度、そのアンペア数や動作時間などを監視すること、移動の終わりを識別すること、油のレベルを監視すること、移動を指示すること、その他を、装置が、特に船といった厳しい環境に晒されたときに故障しやすい傾向を増すことなく、行うことを可能とするものである。この故障しやすい傾向に対し、本発明によれば、システムは、厳しい環境、特に、例えば高湿度要因といった船舶環境の影響を受けにくいものである。最後に、システムは従来技術のシステムよりかさばることなく、それによって、特に、ボートや船で用いるのに適したものとなる。

本発明によれば、バルブと部品のシステムは、特許請求の範囲の請求項１に規定されるものである。
このように、同じケース内に、電気モータ、油圧ユニットおよび電子制御アセンブリをまとめることにより、最早、システムについて多くの機能を得るために、制御キャビネット（従来技術では、ここには局所の制御および監視の電子アセンブリが配置されている）とモータが配置されたケースとの間に多くのデータ転送配線を設ける必要がなくなる。今、仮に、データを転送する多くの配線を従来の装置に設けて、バルブの最終のユーザに提供する機能を増そうとする場合、多くの開口を設けて、モータと油圧ユニットを含んだケースに配線を通す必要がある。これらの機能に関連した制御信号を転送するのに必要な配線の複雑さや多さは、それゆえ、それらの機能の信頼性が許容できるレベルのものではない。これに対し、本発明によれば、機能は所望の数だけ用意することができ、この際、配線や通過のための開口を多く設けることがない。局所制御、すなわち、中央の供給、制御および監視システムとは無関係で、また、アクチュエータに関して実行される制御は、以上のようにして可能となる。特に、オペレータもしくはユーザは、バルブのすぐ近くで手動で、また、バルブに専用の方法でそのバルブを制御することができる。

本発明の改良によれば、共通のケースが開口を含み、これによって、電子アセンブリの一部、特に局所制御の部分にアクセスすることが可能となる。
このように、ケースに開口を設けてユーザが直接バルブの電子制御システムを制御することができるようにすることによって、中央システムが故障したがバルブを運転することが求められると直ちに、ケース全体を取り去ってその中の総てを、厳しい環境、特に、電子回路、特にプリント回路カードに極めて害のある高湿度要因の環境に晒す必要をなくすことができる。

本発明の改良によれば、共通のケースは第２の開口を含み、これによって、モータおよび電子アセンブリを電源およびデータネットワークに接続するための接続システムにアクセスすることが可能となる。このように、電子制御部分にアクセスするための開口の場合のように、中央制御システムおよび中央電源供給ネットワークから来る、電源およびデータの２つのネットワークを接続するときに、ケースを取り外す必要がなくなる。また、それゆえ、アクチュエータを制御する装置が、厳しい環境、特に高湿度要因に晒されることを防ぐことができる。

本発明の他の改良によれば、共通のケースは接続システムの接続端子が配された副室を含み、この補助室がケースの他の部分に対して耐流体および耐塵埃性のものである。
以上のように、接続がなされるとき、塵埃や他の湿気がケース内、特に電子アセンブリのプリント回路に入り込まないようできる。

本発明の改良によれば、ケースは、電子機器である、上記局所制御、特に手動制御が配された第２の副室を含むものである。

特に好適な実施形態によれば、電子アセンブリはマイクロコントローラを含み、このコントローラによってモータとポンプの制御および監視の機能を一体化することが可能となる。オペレータの命令を解釈するための手段を設けることもできる。また、移動端位置や、デジタル電気信号または比例電気信号を取得するためのシステムを設けることも可能となる。モータの温度、モータのアンペア数またはモータの動作時間を監視する手段を設けることもできる。移動端の識別手段を設けることもできる。油の高レベルおよび低レベルを監視する手段を設けることもできる。移動を示す手段を設けることもできる。診断し予防するメンテナンス手段を設けることもできる。

一般に、望まれるできるだけ多くの機能を提供することができる。これは、キャビネットとケースとの間で、機能に応じた多くの配線を設けなければならないという制限がないことを知ることによるものである。

本発明は、また、本発明による油圧アクチュエータおよび制御装置を含んだ、バルブと部品のシステムに関し、特に、バルブは線形の１／４回転バルブである。

図１は、ボートにおけるバルブと部品のシステムを示す。いくつかのバルブＲはそれぞれ自身の油圧アクチュエータ１を備える。これらバルブのそれぞれに油圧アクチュエータを加えたアセンブリは、電気ケーブル２によって電気エネルギーを供給する中央システム３に接続される一方、他方で、伝達バス、すなわちデータ転送ラインによって、これらバルブＲの中央での制御および監視を管理する中央プロセッサ４に接続する。

図３は、本発明の油圧アクチュエータ制御装置をより詳細に示している。油圧アクチュエータ制御装置５は、モータ７を含んだケース６、油圧ユニット８、およびこの油圧アクチュエータ制御装置５の局所の制御および監視を可能とする（例えば、プリント回路基板の形態の）電子アセンブリ９を有して構成される。油圧ユニット８は、ギアポンプ１０、油貯留容器１１および油圧回路１２を備え、この油圧回路は、油圧バルブを備えて油圧アクチュエータ１と接続し、これにより、油圧によるアクチュエータの制御を行うことができる。共通ケース６は、底１４を完全に囲む側壁１８および上部１５を有して構成される。上部１５は、上述したケースのその他の部分に、側壁１８から内側に向かって突出する上部リム１７にねじによって固定される。ケース６のこの上部１５には開口２０が形成される。この開口により、流体密封状態ではまっているストッパ２１を取り去ることによって、アクチュエータ制御装置５の局所制御部２２にアクセスすることができ、従って、バルブの局所制御をすることができる。これらの制御は、プッシュボタン２３の形態で行うことができ、これらボタンを押すことによってアクチュエータを制御する電子アセンブリを直接制御することができる。

流体密封で可撓性の膜２４がプッシュボタン２３と外部との間に設けられ、これによって、オペレータは膜の上を押すことによってボタンを押すことができ、膜はオペレータの押しをボタン２３に伝える。この膜は、流体密封状態で配設されており、これにより、オペレータが上記のようにボタンを押して命令を与えるとき、厳しい外部環境、特に高湿度要因の環境に共通ケースの内部を晒さないようにすることができる。
また、共通ケースには、制御装置の手動の局所制御部２２を格納した副室２９が設けられる。

同様に、側部には、開口３０が形成される。この開口は、それに流体密封状態でねじ止めすることができるストッパ３１のねじを解いて開けることによって覆いが取られた状態となるものである。この開口によって、端子ブロック３２にアクセスすることが可能となる。この端子ブロックは、電源およびデータネットワークをそれぞれモータおよび電子アセンブリ９に接続するものであり、これらモータおよび電子アセンブリはケース内部に位置している。これらの端子ブロック３２は、それ自体副室３４に含まれ、これにより、電源とデータネットワークの接続がなされるとき、ケースの他の部分が厳しい環境、特に、高湿度要因を持った環境に晒されることがない。

油圧ポンプはギアポンプである。本発明に従い、他の種類のポンプを用いることができることはあきらかである。
局所制御電子アセンブリ９はプリント回路カード４０を有して構成され、その回路カードの上には、電子回路が設けられる。この電子回路によって、バルブ、アクチュエータ、またはアクチュエータの制御装置に配されたいくつかの異なるセンサから得られる所定量のデータに従った、電気アクチュエータの制御が可能となる。

以上のように、最早、バルブの付加的な機能を提供するために、モータや油圧ユニットが配されるケースを通る、付加的な配線の経路を設ける必要はない。また、電子アセンブリが同じケース内にあるので、モータと油圧ユニットとこのアセンブリとの間の接続を、ケースを取り外して接続をすることなしに形成でき、また、それぞれの配線の密封システムを用意する必要なく形成することができる。ただ１つのデータ接続が、ケース、すなわち、中央ユニット４と電子アセンブリ９との間を横断している。さらに、バルブを局所的に制御することが求められるときに、ケースを取り外して、電子制御アセンブリの一部である、局所制御、特に手動制御にアクセスする必要がない。

提供される種々の機能は次のとおりである（このリストは網羅的でなく、また限定的でない）。
−モータおよびポンプの局所制御および監視の機能を一体化するマイクロコントローラ
−ユーザの命令の解釈
−移動終端位置の取得
−モータの温度監視、モータのアンペア数または運転時間
−移動の終わりの識別
−油の高レベルおよび低レベルの監視
−移動の指示
−診断し予防するメンテナンス

これらの種々の機能は周知のものである。これらは周知の電子回路とセンサによって容易に実行でき、また、その電子回路などは本明細書ではより詳しく説明されていないが、電子回路は電子アセンブリ９に配されるものである。

データ信号は、アナログ信号またはデジタル信号のいずれでもよい。アナログ信号の場合は、ケースの上流側にアナログ−デジタルコンバータを設けることができ、アナログ信号をプリント回路カードもしくは電子アセンブリ９の基板に送る前にデジタル信号に変換する。

中央情報処理システム、中央電流供給システムおよびこれら中央システムにそれぞれが関連した電気−油圧アクチュエータを備えた船におけるバルブと部品のシステムの全体を示す図である。 本発明の共通ケースの分解斜視図である。 図２に示されるケースを合体した電気−油圧アクチュエータを制御する装置を示す図である。 上記の油圧アクチュエータ、その制御装置およびそれに関連したバルブの全体を示す図である。 本発明による油圧アクチュエータ用制御装置を備えた図２に示したケースの断面図である。

Claims (8)

1. 少なくとも２つのバルブであって、それぞれのバルブはそのバルブに関係付けられた油圧アクチュエータによって作動し、それぞれの油圧アクチュエータは制御装置によって制御され、それぞれの制御装置は、液体貯留容器から液体を汲み取る油圧ポンプを駆動するモータを備える、少なくとも２つのバルブと、電子アセンブリであって、少なくとも２つの前記モータを、中央電源から電流を供給し、また、当該モータをデータバスによって接続する中央情報処理ユニットによって制御する、電子アセンブリと、を備えたバルブと部品のシステムにおいて、
   それぞれの制御装置について、前記モータ、前記油圧ポンプ、前記貯留容器、および前記電子アセンブリは、共通の筐体、特にはケースに、好ましくは流体密封状態で含まれ、
   前記電子アセンブリは、バルブの局所制御、特には手動制御のための電子アセンブリ（２２）である、
   ことを特徴とするシステム。
2. 前記共通ケース（６）は開口（２０）を備え、この開口によって電子アセンブリ（９）の一部（２２）、特には局所制御のための一部にアクセスすることが可能となることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記共通ケース（６）は、第２の開口（３０）を備え、この開口により、前記モータ（７）と電子アセンブリ（９）とを前記電源およびデータネットワーク（２、３、４）に接続する接続システムにアクセスすることが可能となることを特徴とする請求項１または２に記載のシステム。
4. 前記共通ケース（６）は副室（３４）を備え、該副室には、前記接続システムの接続端子（３２）が配置され、前記副室（３４）は、他の前記ケースに対して耐流体性および耐塵埃性であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のシステム。
5. 前記ケース（６）は、第２の副室（２９）を備え、この副室には、電子の前記局所制御部、特には手動制御部（２２）が配され、また、流体密封の膜（２４）を前記第２の副室（２９）と当該ケースの外部との間に設けたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のシステム。
6. 前記中央ユニット（４）とそれぞれの前記システムとの間で交換される信号はデジタル信号であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のシステム。
7. 前記中央ユニット（４）それぞれの前記システムとの間で交換される信号はアナログ信号であり、アナログ−デジタルコンバータが前記ケースの上流側で、前記システムと前記中央ユニットとの間に設けられることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のシステム。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載のバルブと部品のシステムを備えたことを特徴とする、船、特にはボート、または航空機。
   

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